[发明专利]一种天然高分子/无机纳米抗菌复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能性天然高分子材料领域，特别涉及一种天然高分子/无机纳米抗菌复合材料及其制备方法。

背景技术

随着经济的发展，人民生活水平的提高，在追求舒适愉悦的生活方式的同时，也企盼拥有一个舒适、卫生、安全的生活环境。健康的空气、健康的水源、健康的食品、健康的住宅等等都代表了当今产品的新潮流。有害细菌一直是影响人类健康和寿命的主要因素。随着国民生活水平及健康环境意识的提高，纳米抗菌材料的需求也逐渐增大，纳米抗菌材料的研究与制备将成为重要的新兴产业领域，纳米抗菌材料对创造洁净环境、健康环境具有重要作用。

传统的抗菌材料采用铅盐、汞盐、酸盐等，本身毒性非常大、残效期较长，已经被禁止使用；而采用合成有机杀菌剂用量虽然少，效果也比较好，但是存在着有效期短、毒性大、耐热性差、化学稳定性差、容易产生抗药性等缺点。某些无机纳米粒子如纳米ZnO、纳米Ag等因具有抗菌效果好、功效长、光谱抗/杀菌以及对人和动物无毒性等优点，已经开始在一些高档涂料中使用，用于制备抗菌纳米复合环保涂料。

由于纳米粒子具有较强的表面效应，所以采用传统方法制备的纳米抗菌材料在长时间的放置后会出现纳米粒子团聚现象，直接影响到纳米抗菌材料的抗菌效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种天然高分子/无机纳米抗菌复合材料及其制备方法，其成本低廉、制备方法简便，而且制备的天然高分子/无机纳米抗菌复合材料抗菌效果好、抗菌时效长、对人畜无毒。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是该天然高分子/无机纳米抗菌复合材料由纳米银溶胶和纳米氧化锌溶胶混合而成。

银系抗菌剂是通过溶出型的银离子对微生物的作用而获得抗菌特性的，其具有良好的抗菌性能，但纳米银容易团聚使其时效性受限。本发明所制备的天然高分子/无机纳米抗菌复合材料为溶胶形态，可以有效的防止纳米粒子的团聚，制备出抗菌效果优良、分散性好、稳定性高的纳米抗菌复合材料。

优选的是，所述纳米银溶胶中纳米银浓度为80-1.12×10³mg/L；所述纳米氧化锌溶胶中氧化锌浓度为4×10³-5×10³mg/L；所述纳米银溶胶和纳米氧化锌溶胶体积比为1:2-1:3。

本发明还提供了上述天然高分子/无机纳米抗菌复合材料的制备方法，其包括以下步骤：

（1）纳米银溶胶的制备：将桃胶制成桃胶水溶胶，再向桃胶水溶胶中加入可溶性无机含银化合物，室温下搅拌至可溶性无机含银化合物完全溶解，再将此含银溶胶加热至100-120℃，反应3-4h，并冷却至室温，加水稀释，得到银离子浓度为80-1.12×10³mg/L的含银溶胶；

（2）纳米氧化锌溶胶的制备：室温下，将3-3.5重量份醋酸、0.2-0.4重量份壳聚糖溶于100重量份水中，再加入11-13重量份尿素，搅拌溶解后加入20-23重量份可溶性锌盐，搅拌溶解后加热至75-85℃，反应3-6h，并加水稀释，得到氧化锌浓度为4×10³-5×10³mg/L的纳米氧化锌溶胶；

（3）天然高分子/无机纳米抗菌复合材料的制备：将步骤（1）所得纳米银溶胶与步骤（2）所得纳米氧化锌溶胶按体积比1:2-1:3混合，得到天然高分子/无机纳米抗菌复合材料。

上述步骤（1）中，桃胶同时起到还原剂和稳定剂的作用，一方面，桃胶中带有醛基和羟基的糖类物质和可溶性无机含银化合物发生氧化还原反应生成纳米银；另一方面，纳米银粒子附着或被缠绕在桃胶中未参加反应的多糖和少量蛋白质的长链状结构上，起到稳定的作用。步骤（2）中壳聚糖用作分散剂，尿素用作还原剂和醋酸锌发生氧化还原反应制得纳米氧化锌。所用壳聚糖本身也有抗菌性能。

优选的是，步骤（1）所述桃胶水溶胶由桃胶溶于水，除去杂质，并经干燥、粉碎处理，过250目的筛子，得到桃胶粉末，再将桃胶粉末溶于水中得到3×10³-7×10³mg/L的溶液，离心取上层清液得到。

进一步优选的是，所述干燥是置于烘箱中于60℃干燥36h；所述离心是置于离心机中3000转离心2min。

优选的是，步骤（1）所述可溶性无机含银化合物包括硝酸银或硫酸银。